Gleba źródłem tajemnicy bardziej ekologicznej ochrony przed szkodnikami
Bakteryjne środki kontroli biologicznej stanowią bardziej ekologiczną alternatywę dla chemicznych środków ochrony roślin i pestycydów, pozwalając na przyjaźniejsze dla środowiska zwalczanie szkodników roślin. Ich działanie opiera się na zwalczaniu patogenów roślinnych poprzez wytwarzanie substancji ograniczających ich rozwój, takich jak antybiotyki. Co więcej, mikroorganizmy konkurują z patogenami o dostęp do składników odżywczych takich jak żelazo, a także mogą uruchamiać naturalne odpowiedzi obronne roślin. Bakteryjne środki ochrony biologicznej są nietoksyczne i ulegają biodegradacji, a ponadto nie stanowią żadnego zagrożenia dla zdrowia zwierząt i ludzi. Zanim jednak będzie możliwe ich opłacalne wprowadzenie na rynki na szeroką skalę, konieczne jest rozwiązanie kilku problemów. „Bakteryjne środki kontroli biologicznej mają wiele trudności z przystosowaniem się do nowych warunków glebowych oraz integracją z naturalnie występującymi w glebie zbiorowiskami mikroorganizmów”, wyjaśnia Ana Bejarano, badaczka ze stopniem doktora z Uniwersytetu w Trydencie we Włoszech, która pracowała nad projektem RhizoTalk. „Bakterie te muszą również stawiać czoła promieniowaniu UV, ekstremalnym temperaturom i niesprzyjającemu pH gleby. Wszystkie te czynniki mogą powodować szybki spadek populacji bakterii i przez to wpływać negatywnie na ich skuteczność”. Mikroorganizmy stosowane do zwalczania szkodników i chorób są uznawane za środki ochrony roślin. Jako takie wymagają rejestracji zgodnie z czasochłonnymi i kosztownymi procedurami, podobnie jak ma to miejsce w przypadku chemicznych środków ochrony roślin, co przyczynia się do ograniczenia inwestycji we wprowadzanie produktów opartych na nich na rynki.
Tajemnice gleby
W ramach projektu RhizoTalk, który był realizowany przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, badacze starali się zrozumieć, dlaczego bakteryjne środki kontroli biologicznej mają trudności z radzeniem sobie w glebach, co może pozwolić na opracowanie nowych formuł umożliwiających ich skuteczniejsze wykorzystywanie w praktyce. „W ramach badań wykorzystaliśmy szczep bakterii Lysobacter capsici AZ78 w roli modelowego bakteryjnego środka kontroli biologicznej”, mówi Bejarano. „Naszym celem było odkrycie mechanizmów, na których opierają się interakcje pomiędzy bakteriami Lysobacter i innymi mikroorganizmami żyjącymi w glebie. Mieliśmy nadzieję, że dzięki temu uda nam się zdobyć wiedzę, która przełoży się na gotowe rozwiązania dla rolnictwa”. Kolejnym krokiem było przeprowadzenie badań zbiorów izolatów bakterii podchodzących z gleb skażonych miedzią. Każdy szczep był badany w celu sprawdzenia, czy jest w stanie zwiększyć aktywność bakterii AZ78 w zakresie kontroli biologicznej oraz ich tolerancję na wysychanie. Szczepy, które są w stanie pozytywnie wpływać zarówno na aktywność, jak i odporność na czynniki stresowe zostały określone mianem pomocniczych szczepów bakterii (ang. helper bacterial strains, HBS). Przełomowa analiza szczepu AZ78 przeprowadzona w ramach projektu pozwoliła nam lepiej zrozumieć wspólne i indywidualne funkcje aktywności mikroorganizmów w ryzosferze, czyli cienkiej warstwie gleby, na którą wpływ wywierają korzenie roślin. Badania przesiewowe izolatów bakteryjnych pod kątem HBS przyczyniły się do skutecznego odkrycia kilku szczepów, które zdają się współpracować z bakteriami AZ78. „W ramach badań udało nam się odkryć pewne synergie, które wpływają pozytywnie na możliwości bakterii w zakresie kontroli biologicznej i zwiększają odporność AZ78 na wysychanie”, dodaje Bejarano. „To z kolei pozwoliło nam zaproponować naszym partnerom w ramach konsorcjum proces formułowania bakteryjnych środków kontroli biologicznej z wykorzystaniem HBS, by w ten sposób zapewnić lepszą ochronę”. Według badań nowe preparaty zapewniają przeżycie komórek bakteryjnych po przechowywaniu w temperaturze 4 °C przez co najmniej 90 dni.
Rolnictwo przyjazne dla środowiska
Wyniki projektu RhizoTalk mogą przyczynić się do rozwoju bakteryjnych środków kontroli biologicznej nowej generacji. „Przemysł rolniczy coraz mocniej inwestuje w przyjazne dla środowiska pestycydy”, zauważa Bejarano. „Także przepisy i strategie Unii Europejskiej są w coraz większym stopniu skoncentrowane na zmniejszaniu wpływu środków chemicznych wykorzystywanych w rolnictwie na środowisko”. Partnerzy skupieni w ramach konsorcjum projektu prowadzą dalsze badania potencjału rynkowego nowych rozwiązań, w związku z czym starają się pozyskać dodatkowe środki na badania, a także prowadzą rozmowy dotyczące podpisania stosownych umów dotyczących transferu technologii z przedsiębiorstwami sektora rolniczego. „Zrealizowany przez nas projekt pomógł nam wypełnić ważną lukę w wiedzy, która dotychczas utrudniała nam możliwość dokładnego przewidywania, jak będzie wyglądało funkcjonowanie bakterii w ryzosferze”, zauważa Bejarano. „Nasze osiągnięcia pozwolą Europie postawić kolejny krok na drodze do bardziej zrównoważonych modeli rolnictwa”.
Słowa kluczowe
RhizoTalk, bakteryjne, BCA, kontrola biologiczna, gleba, rośliny, patogeny, mikrobiologiczne, AZ78, rolnictwo, środowisko, zielone
